KR102538940B1 - 지표수에 의한 유체 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

지표수에 의해 냉각을 위한 냉각 장치가 개시되며, 냉각 장치는, 내부에서 유체를 수용하고 운반하기 위한 하나 이상의 튜브들로서, 튜브들의 외부는, 튜브를 냉각하고, 또한 이에 의해 유체, 그러므로 상이한 온도의 유체를 수용하는 다른 튜브 부분들을 냉각하도록 작동시에 지표수에 적어도 부분적으로 침지되는, 상기 튜브들을 포함한다. 냉각 장치는 침지된 외부의 상에서 부착을 저지하는 광을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원(9)을 추가로 포함하며, 적어도 하나의 광원은, 튜브 부분들의 외부의 온도 및/또는 튜브들의 내부에 수용된 유체의 온도가 80 ℃ 미만인 튜브 부분들 위에 드리워진 오손 방지광의 세기가, 다른 튜브 부분들 위에 드리어진 오손 방지광의 세기보다 높도록 배열된다. 이러한 구조에 의해, 냉각 장치의 오손 방지가 효과적인 방식으로 보장될 수 있다.

Description

지표수에 의한 유체 냉각 장치{COOLING APPARATUS FOR COOLING A FLUID BY MEANS OF SURFACE WATER}
본 발명은 통상적으로 오손 방지(anti-fouling)로서 지칭되는 오손(fouling)의 예방에 적합한 냉각 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 해양 박스 냉각기(sea box cooler)의 오손 방지에 관한 것이다.
바이오 오손(bio-fouling) 또는 생물학적 오손(biological fouling)은 표면 상의 미생물, 식물, 조류 및/또는 동물의 축적물과 관련된다. 바이오 오손 유기체의 다양성은 매우 다양하며, 따개비 및 해초의 부착을 훨씬 너머까지 확장한다. 일부 추정에 따르면, 4000 이상의 유기체를 포함하는 1800종이 바이오 오손의 원인이 된다. 바이오 오손은 생물막(biofilm) 형성 및 세균 오손을 포함하는 미세 오손(micro fouling)과 큰 유기체의 오손인 거시 오손(macro fouling)으로 분류된다. 침전을 방지하는 것을 결정하는 뚜렷한 화학적 성질 및 생물학적 성질로 인하여, 유기체들은 또한 경질 또는 연질 오손 형태로 분류된다. 석회질(경질) 오손 유기체는 따개비류, 외피 이끼류(encrusting bryozoans), 다모류 및 다른 집갯지렁이, 및 얼룩무늬 마합류(zebra mussels)를 포함한다. 비석회질(연질) 오손 유기체는 해초, 수화물, 조류 및 생물막 "점액질"이 있다. 이러한 유기체는 함께 오손 공동체를 형성한다.
몇몇 상황에서, 바이오 오손은 상당한 문제를 발생시킨다. 기계가 작동을 멈추고, 물 유입구가 막히고, 열교환기의 성능이 감소된다. 그러므로, 오손 방지의 주제, 즉 바이오 오손을 제거하거나 또는 형성을 방지하는 공정은 널리 공지되어 있다. 산업 공정에서, 바이오 분산제는 바이오 오손을 통제하도록 사용될 수 있다. 덜 통제된 환경에서, 유기체는 살생물제(biocide), 열처리 또는 에너지 펄스를 사용하여 코팅으로 살균되거나 격퇴된다. 유기체가 부착되는 것을 방지하는 비독성 기계적 전략은 미끄러운 표면을 가지는 재료 또는 코팅을 선택하거나, 또는 단지 빈약한 고정 지점들을 제공하는 상어와 돌고래의 피부와 유사한 나노스케일 표면 토폴로지의 생성을 포함한다.
해수를 통해 선박의 엔진 유체를 냉각시키는 냉각 유닛에 대한 오손 방지 장치는 당업계에 공지되어 있다. DE102008029464는 규칙적으로 반복 가능한 과열의 수단에 의한 오손 방지 시스템을 포함하는 해양 박스 냉각기에 관한 것이다. 온수는 열교환기 튜브들에서 오손 전파를 최소화도록 튜브들에 별개로 공급된다.
박스 냉각기 상에서의 바이오 오손은 심각한 문제를 유발한다. 주된 문제는, 바이오 오손의 두꺼운 층들이 효과적인 단열재임에 따라서, 감소된 용량의 열전달이다. 그 결과, 선박 엔진은 훨씬 낮은 속도로 진행하여야만 하여, 선박 자체를 느리게 하거나, 또는 과열로 인해 심지어 완전히 정지되어야 한다.
바이오 오손에 기여하는 수많은 유기체가 있다. 이러한 것은 박테리아 및 조류와 같은 매우 작은 유기체뿐만 아니라 갑각류와 같은 매우 큰 유기체를 포함한다. 환경, 물의 온도 및 시스템의 목적은 모두 여기에서 역할을 한다. 박스 냉각기의 환경은 바이오 오손에 이상적으로 적합하며: 냉각될 유체는 중간 온도까지 가열되고, 물의 일정한 유동은 영양분과 새로운 유기체를 가져온다.
따라서, 오손 방지를 위한 방법 및 장치가 필요하다. 그러나, 종래 기술의 시스템들은 그 사용에 있어서 비효율적일 수 있고, 정기적인 유지 보수를 요구하며, 대부분의 경우에, 잠재적인 유해한 영향에도 불구하고 해수로의 이온 방출을 유발한다.
그러므로, 본 발명의 한 양태는 첨부된 독립항들에 따른 대안적인 오손 방지 시스템을 구비한, 선박 엔진을 냉각하기 하기 위한 냉각 장치를 제공하는 것이다. 종속항들은 유익한 실시예를 한정한다.
이와 함께, 광학적 방법에 기초한, 특히 자외선(UV) 광을 사용하는 접근 방법이 제시된다. '충분한' UV 광으로 대부분의 미생물이 살균되거나, 비활성 상태로 되거나, 번식할 수 없는 것으로 보인다. 이러한 효과는 주로 UV 광의 전체 투여량에 의해 좌우된다. 특정 미생물의 90%를 살균하는 전형적인 투여량은 평방 미터당 10mW-시간(hour)이다. 그러나, 생물학적 오손이 온도의 강한 함수라는 것이 공지되어 있다. 보다 높은 온도에서, 화학적 성질 및 효소 반응은 보다 빠른 속도로 진행되어, 결과적으로 세포 성장률이 증가한다. 그러나, 온도가 더욱 상승하면, 열 민감성 세포는 죽기 시작하고, 결국 유기체가 손상되어 살균된다.
선박 엔진의 냉각을 위한 냉각 장치는 선박의 선체 및 구획 플레이트들에 의해 한정된 폐쇄 박스에 배치되는데 적합하다. 입구 및 출구 개구들은 선체에 제공되어서, 해수가 박스 용적부에 자유롭게 들어갈 수 있고, 냉각 장치 위에서 유동하고, 자연 유동을 통해 빠져나갈 수 있다. 냉각 장치는 냉각될 유체가 안내될 수 있는 튜브의 다발과, 보다 높은 세기의 오손 방지광이 튜브 부분들의 외부에 드리워지도록 배열되는, 오손 방지광을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원을 포함하며, 튜브 부분들의 외부 온도 및/또는 상기 튜브 부분들의 내부에 수용된 유체의 온도는 80 ℃ 미만이다. 따라서, 튜브들의 외부 표면에서 효과적이고 효율적인 오손 방지가 달성된다.
냉각 장치의 실시예에서, 광원에 의해 방사된 오손 방지광은 약 220nm 내지 약 420nm, 바람직하게 약 260nm의 UV 또는 청색 파장 범위에 있다. 적절한 오손 방지 레벨은 약 220nm 내지 약 420nm, 특히 약 300nm보다 짧은 파장, 예를 들어 UV-C로서 공지된 것에 대응하는 약 240nm 내지 약 280nm의 파장의 UV 또는 청색광에 의해 도달된다. 오손 방지광은 5 - 10mW/㎡(평방 미터당 밀리 와트) 범위에 있는 오손 방지광 세기가 사용될 수 있다.
광원은 냉각 장치의 실시예에서 관형 구조를 가지는 램프일 수 있다. 이러한 광원들에 대하여, 광원들이 오히려 큼에 따라서, 단일 광원으로부터의 광은 넓은 영역에 걸쳐서 발생된다. 따라서, 상당히 비용 효과적인 해결 방안을 제공하는 제한된 수의 광원들로 필요한 레벨의 오손 방지를 달성하는 것이 가능하다.
UVC를 발생시키기 위한 가장 효율적인 광원은 입력 와트의 평균 35%가 UVC 와트로 변환되는 저압 수은 방전 램프이다. 방사선은 254 ㎚에서, 즉 최대 살균 효과의 85%에서 거의 독점적으로 발생된다(도 3). 오존 형성 방사선, 이 경우에 185 ㎚ 수은선(mercury line)을 걸러내는 특수 유리의 엔벨로프(envelope)를 가지는 필립스(Philips)의 저압 관형 형광 자외선(TUV, low pressure tubular flourescent ultraviolet) 램프들이 공지되어 있다.
다양한 필립스 살균 TUV 램프에 대하여, 전기 및 기계적 특성은 가시광에 대한 그 조명 등가물과 동일하다. 이러한 것은 동일한 방식으로, 즉 전자 또는 자기식 안정기/시동기 회로(ballast/starter circuit)를 사용하여 작동되는 것을 가능하게 한다. 모든 저압 램프와 마찬가지로, 램프 작동 온도와 출력 사이에는 관계가 있다. 예를 들어, 저압 램프에서, 254 nm의 공명선은 방전관에서 특정 수은 증기압에서 가장 강하다. 이러한 압력은 작동 온도에 의해 결정되며, 약 25℃의 주변 온도에 대응하는 40℃의 튜브 벽 온도에서 최적화된다. 또한 램프 출력이 램프를 가로 지르는 기류(강제 또는 자연적), 소위 풍속 냉각(chill factor)에 의해 영향을 받는다는 것을 인식하여야 한다. 독자는 일부 램프에 대해 공기 흐름을 증가시키고 및/또는 온도를 낮추는 것이 살균 출력이 증가시킬 수 있다는 것을 유념하여야 한다. 이러한 것은 높은 출력(HO) 램프, 즉 그 선형 치수에 대해 정상적인 것보다 높은 와트 수의 램프에서 충족된다.
제2 형태의 UV 광원은 중간 압력의 수은 램프이며, 여기에서 더욱 높은 압력은 더욱 많은 스펙트럼 라인과 연속체(재조합 방사선)를 생성하도록 더욱 많은 에너지 레벨을 여기한다(도 6). 석영 엔벨로프가 240nm 이하로 투과되어서, 오존이 공기로부터 형성될 수 있다는 것을 유념하여야 한다. 중간압 공급원의 이점은 다음과 같다:
ㆍ 고출력 밀도;
ㆍ 동일 적용에 사용되는 저압 형태보다 적은 수의 램프에서의 고출력; 및
ㆍ 환경 온도에 대한 낮은 민감도.
램프들은 벽 온도가 600 내지 900℃에 놓이고, 핀치가 350℃를 초과하지 않도록 작동되어야 한다. 이러한 램프들은 저압 램프처럼 흐릿할 수 있다.
또한, 유전체 배리어 방전(DBD, Dielectric Barrier Discharge) 램프가 사용될 수 있다. 이러한 램프들은 다양한 파장과 높은 전기-광 출력 효율에서 매우 강력한 UV 광을 제공할 수 있다.
요구되는 살균 투여량은 기존의 저비용, 저전력 UV LED들로 또한 용이하게 달성될 수 있다. LED들은 일반적으로 비교적 작은 패키지에 포함될 수 있으며, 다른 형태의 광원들보다 적은 전력을 소비한다. LED들은 다양한 필요한 파장의 (UV) 광을 방출하도록 제조될 수 있으며, 그 작동 파라미터, 특히 출력 전력은 고도로 제어될 수 있다.
냉각 장치의 실시예에서, 적어도 하나의 광원이 튜브에 대해 치수화되고 위치되어서, 실질적으로 오손 방지광은 튜브 부분들의 외부 위에 드리워지지 않으며, 튜브 부분들의 외부의 온도 및/또는 내부에 수용된 유체의 온도는 90 ℃ 이상이다. 따라서, 불필요한 광원의 사용이 회피된다.
냉각 장치의 실시예에서, 적어도 하나의 광원은 튜브에 대해 치수화되고 위치되어서, 오손 방지광은 35-55 ℃의 범위 내에 있는 온도의 튜브 부분들의 실질적으로 전체 외부 위에 드리워진다. 따라서, 오손 방지의 효과가 보장된다.
냉각 장치의 실시예에서, 1개 이상의 광원은 튜브에 대해 비대칭 방식으로 위치된다. 이 실시예를 통해, 불필요한 비용 및 전력 소비를 피하면서, 효율적인 오손 방지가 달성된다.
실시예에서, 냉각 장치는 튜브들이 장착되는 튜브 플레이트, 및 튜브 플레이트에 연결되고, 튜브들로 및 튜브들로부터 유체를 각각 유입 및 유출시키기 위한 하나의 입구 스터브(inlet stub) 및 하나의 출구 스터브(outlet stub)를 각각 포함하는 유체 헤더를 포함하고, 적어도 하나의 광원이 상기 출구 스터브에 연결된 상기 튜브 부분들에 근접하여 위치되는 것을 특징으로 한다.
상기 실시예의 변형예에서, 냉각 장치는 U자 형상 튜브를 형성하도록 2개의 직선 튜브 부분 및 1개의 반원형 부분을 가지는 다수의 헤어핀형 튜브를 각각의 튜브 층이 포함하도록 그 폭을 따라서 평행하게 배열된 튜브 층을 포함하는 튜브 다발을 포함하며, 튜브들은 동심으로 배열된 U자 형상 튜브 부분들과 평행하게 배열된 직선 튜브 부분들로 배치되어서, 최내측 U자 형상 튜브 부분들은 상대적으로 작은 반경을 가지며, 최외측 U자 형상 튜브 부분들은 상대적으로 큰 반경을 가지며, 그 사이에, 곡률 반경이 점진적으로 변하는 나머지 중간 U자 형상 튜브 부분들이 배치되며, 적어도 하나의 광원은 튜브 다발의 내측에 배열되고, 적어도 하나의 광원은 출구 스터브로부터 유체를 수용하는 직선 튜브 부분들에 대응하는 튜브 다발의 외측들 중 하나에만 배열된다.
냉각 장치의 상기된 실시예의 변형예에서, 3개의 광원은 튜브 다발의 내측에 배열되고, 2개의 광원은 출구 스터브에 유체를 수용하는 직선 튜브 부분들에 대응하는 튜브 다발의 외측에 배열된다.
다른 실시예에서, 냉각 장치는 튜브들이 장착되는 튜브 플레이트, 및 튜브 플레이트에 연결된 유체 헤더를 포함하고, 상기 헤더는 튜브들로 및 튜브들로부터 각각 유체를 유입 및 유출시키기 위한, 상이한 온도의 유체가 유입되는 적어도 2개의 입구 스터브 및 적어도 하나의 출구 스터브를 포함하며, 적어도 하나의 광원은 80 ℃ 미만의 유체가 유입되는 입구 스터브 및/또는 출구 스터브에 연결된 튜브 부분에 인접하여 위치된다.
다른 실시예에서, 냉각 장치는 튜브 부분들의 내부에 수용된 유체의 온도 및/또는 튜브 부분들의 외부의 온도를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서, 적어도 하나의 센서에 결합된 적어도 하나의 광원, 및 광원이 결합되는 센서에 의해 감지된 온도에 기초하여 광원의 활성도 및 세기를 제어하는 제어 유닛을 포함한다.
상기된 실시예의 변형예에서, 제어 유닛은 광원에 결합된 센서에 의해 감지된 온도가 80 ℃ 미만일 때 광원을 스위치 온한다. 그러므로, 이러한 실시예에 의해, 효과적인 오손 방지가 달성된다.
상기된 실시예의 변형예에서, 제어 유닛은 광원에 결합된 센서에 의해 감지된 온도가 80 ℃ 초과일 때 광원을 스위치 오프한다. 그러므로, 이러한 실시예에 의해, 최적의 전력 소비와 함께 효율적인 오손 방지가 달성된다.
상기된 실시예의 또 다른 변형예에서, 제어 유닛은 광원에 결합된 센서에 의해 감지된 온도가 80 ℃ 미만일 때 광원의 세기를 증가시킨다. 유사하게, 이러한 실시예에 의해, 최적의 전력 소비와 함께 효율적인 오손 방지가 달성된다.
상기된 실시예의 추가 변형예에서, 제어 유닛은 광원에 결합된 센서에 의해 감지된 온도가 80 ℃ 초과일 때 광원의 세기를 감소시킨다. 유사하게, 이러한 실시예에 의해, 최적의 전력 소비와 함께 효율적인 오손 방지가 달성된다.
냉각 장치의 실시예에서, 튜브들은 광 반사 코팅이 적어도 부분적으로 코팅된다. 따라서, 오손 방지광은 확산 방식으로 반사될 것이고, 그러므로, 광은 튜브 위에서 더욱 효과적으로 분산된다.
본 발명은 또한 상기된 바와 같이 선박의 엔진을 냉각하기 위한 냉각 유닛을 포함하는 선박을 제공한다. 이러한 실시예에서, 냉각 유닛이 내부에 배치되는 박스의 내부면들은 광 반사 코팅이 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 상기 실시예와 유사하게, 이러한 특정 실시예의 결과로서, 오손 방지광은 확산 방식으로 반사될 것이고, 그러므로, 광은 튜브 위에서 더욱 효과적으로 분산된다.
본 명세서에서, 용어 "실질적으로"는 당업자에 의해 이해될 것이다. "실질적으로 평행" 또는 "실질적으로 직각"과 같이, 본 명세서에서 사용되는 용어 "실질적으로"는 당업자에 의해 이해될 것이다. 용어 "실질적으로"는 또한 "전체적으로", "완전히", "모두" 등을 써서 실시예를 포함할 수 있다. 그러므로, 실시예들에서, 형용사는 실질적으로 또한 제거될 수 있다. 적용 가능한 경우에, 용어 "실질적으로"는 90% 이상, 예를 들어 95% 이상, 특히 99% 이상, 더욱 특히 99.5% 이상(100% 포함)과 관계될 수 있다. 용어 "포함한다"는 "포함한다"라는 용어가 "이루어진다"를 의미하는 실시예를 또한 포함한다. 용어 "포함하는"은 한 실시예에서 "이루어지는"을 나타낼 수 있지만, 다른 실시예에서 "적어도 하나의 정의된 종을 함유하고 선택적으로 하나 또는 그 이상의 다른 종을 함유하는"을 또한 나타낼 수 있다.
그렇게 사용된 용어가 적절한 환경 하에서 교환 가능하고, 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예들이 본원에 기술되거나 예시된 것 이외의 다른 순서로 작동할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기된 실시예들이 본 발명을 제한하기보다는 설명하고, 당업자가 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 많은 대안적인 실시예를 설계할 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 청구항들에서, 괄호 안의 임의의 도면 부호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 단수 형태의 구성 요소는 이러한 다수의 구성 요소의 존재를 배제하지 않는다. 단지 특정 측정값들이 서로 다른 종속항들에 인용되어 있다는 사실이 이러한 측정값들의 조합을 활용할 수 없다는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명은 상세한 설명 및/또는 첨부된 도면에 도시된 하나 이상의 특징부들을 포함하는 디바이스에 또한 적용한다.
이 특허에서 논의된 다양한 양태는 추가적인 이점을 제공하기 위해 결합될 수 있다. 또한, 일부 기능은 하나 이상의 분할 출원을 위한 기반을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 대응하는 참조 부호는 대응하는 부분을 나타내는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 단지 예로서 지금 설명될 것이다:
도 1은 냉각 장치의 실시예를 개략적으로 도시한 도면;
도 2는 냉각 장치의 실시예의 개략 수직 단면도;
도 3은 냉각 장치의 다른 실시예의 개략 수직 단면도;
도 4는 냉각 장치의 추가의 실시예의 개략 수직 단면도; 및
도 5는 냉각 장치의 다른 실시예의 개략 수직 단면도.
도면들을 실척으로 도시되지 않았다.
본 발명이 도면 및 상기된 설명에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 그러한 예시 및 설명은 예시적이거나 또는 예로 고려되어야 하며 제한적이 아니며; 본 발명은 개시된 실시예들로 한정되지 않는다. 또한, 도면은 개략적이며, 반드시 실척이 아니며, 본 발명을 이해하기 위해 요구되지 않는 세부 사항은 생략될 수 있다는 것을 또한 유의하여야 한다. "내부", "외부", "~를 따라서", "길이 방향", "저부"등과 같은 용어는 달리 명시되지 않는 한 도면에서 배향된 바와 같은 실 예에 관계한다. 또한, 적어도 실질적으로 동일하거나 적어도 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 요소는 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1은 기본 실시예로서, 입구 및 출구 개구(6, 7)들이 선체에 제공되도록 선박의 선체(3) 및 구획 플레이트(4, 5)들에 의해 한정된 폐쇄 박스에 배치되어서, 해수가 박스 용적부에 자유롭게 들어가 냉각 장치 위에서 유동하고, 자연 유동을 통해 빠져나갈 수 있는, 선박 엔진의 냉각을 위한 냉각 장치(2)의 개략도를 도시하고, 냉각 장치는 냉각될 유체가 안내할 수 있는 튜브(8)들의 다발, 및 튜브(8)들 상에 오손 방지광을 방사하도록 튜브(8)들에 의해 배열된, 오손 방지광을 발생시키기 위한 적어도 하나의 광원(8)을 포함한다. 고온 유체는 위로부터 튜브(8)들로 들어가서 내내 안내되고 다시 한번 빠져나가, 지금 상측부로부터 냉각된다. 한편, 해수는 입구 개구(6)들로부터 박스로 들어가고, 튜브(8)들 위에서 유동하고, 튜브(8)들, 그러므로 그 내부에서 안내되는 유체로부터 열을 수용한다. 튜브(8)로부터 열을 취하면 해수는 따뜻해지고 상승한다. 해수는 그런 다음 선체(3)의 더욱 높은 지점에 위치된 출구 개구(7)로부터 박스를 빠져나간다. 이러한 냉각 과정 동안, 해수에 존재하는 임의의 바이오 유기체는, 따뜻해지고 생물이 살기에 적합한 환경을 제공하는 튜브(8)에 부착하는 경향이 있으며, 이는 오손(fouling)으로서 알려진 현상이다. 이러한 부착을 피하도록, 적어도 하나의 광원(9)은 튜브(8)들에 의해 배열된다. 광원(9)은 튜브(8)들의 외부면 상으로 오손 방지광을 방사하고, 또한 이러한 부착을 피하도록, 적어도 하나의 광원(9)은, 더욱 높은 세기의 오손 방지광이 그 외부 온도 및/또는 그 내부에 수용된 유체의 온도가 80 ℃ 미만인 튜브(8)들의 외측 위에 드리워지도록 튜브(8)들에 의해 배열된다. 따라서, 오손 형성은 광원(9)의 효율적인 사용에 의해 방지되고, 최적의 전력 소비가 달성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 관형 램프가 본 발명의 목적을 실현하도록 광원(9)으로서 사용될 수 있다.
도 2는 냉각 유닛(1)의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 냉각 유닛(1)은 튜브(8)들이 장착되는 튜브 플레이트(10)를 포함한다. 유체 헤더(11)는 튜브 플레이트(10)에 연결되고, 튜브(8)들로 및 튜브들로부터 유체의 유입 및 유출을 위한 적어도 하나의 입구 스터브(12)와 하나의 출구 스터브(13)를 포함한다. 이 실시예에서, 적어도 하나의 광원(9)은 출구 스터브(13)에 연결된 튜브 부분(28, 228)들에 근접하여 위치된다. 이 실시예에서, 냉각 유닛(1)은 각각의 튜브 층이 U자 형상 튜브(8)를 형성하도록 2개의 직선 부분(18, 28) 및 1개의 반원형 부분(38)을 가지는 다수의 헤어핀형 튜브(8)들 포함하도록 그 폭을 따라서 평행하게 배열된 튜브 층들을 가지는 튜브 다발을 포함한다. 튜브(8)들은 동심으로 배열된 U자 형상 튜브 부분(38)들 및 평행하게 배열된 직선 튜브 부분(18, 28)들로 배치된다. 이 실시예에서, 3개의 광원(9)은 튜브 다발의 내측에 배열되고, 2개의 광원(119)은 출구 스터브(13)에 연결되는 직선 튜브 부분(18, 28)들에 대응하는 튜브 다발의 외측에 배열된다. 물론 다른 구성도 또한 가능하다.
도 3에 도시된 대안적인 실시예에서, 냉각 장치(1)는 튜브(8)가 장착되는 튜브 플레이트(10), 및 튜브 플레이트(10)에 연결된 유체 헤더(11)를 포함한다. 이 실시예에서, 상기 헤더(11)는, 튜브(8)들로 및 튜브들로부터 각각 유체의 유입 및 유출을 위한, 상이한 온도의 유체가 유입되는 적어도 2개의 입구 스터브(12, 112)와 적어도 하나의 출구 스터브(13)를 포함한다. 적어도 하나의 광원(9)은, 80 ℃ 미만의 유체가 유입되는 입구 스터브(112) 및/또는 출구 스터브(13)에 연결된 튜브 부분(28, 228)들에 근접하여 위치된다. 이 실시예에서, 광원(9)은 튜브(8)들 사이뿐만 아니라 튜브 다발의 외측 및 내측에 배열된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에서, 냉각 장치(1)는 튜브 부분(18, 28, 38, 118, 228, 338)의 내부에 수용된 유체의 온도 및/또는 상기 튜브 부분(18, 28, 38, 118, 228, 338)들의 외부의 온도를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서(16)를 포함한다. 이 실시예에서, 냉각 장치(1)는 센서(16)에 결합된 적어도 하나의 광원(9), 및 광원(9)이 결합되는 센서(16)에 의해 감지된 온도에 기초하여 광원(9)의 활성도 및 세기를 제어하는 제어 유닛(17)을 추가로 포함한다. 도 4 및 도 5에 도시된 다른 실시예에서, 센서(16)들은 각각 내부 튜브 부분(18, 28, 38, 118, 228, 338)에 수용된 유체와 또는 튜브 부분(18, 28, 38, 118, 228, 338)들의 외부와 접촉하도록 배열된다. 제어 유닛(17)은, 80 ℃ 미만의 온도를 감지하는 센서(16)가 결합된 튜브 부분(28, 238)들의 외측 위에 드리워진 오손 방지광이 80 ℃ 초과의 온도를 감지하는 센서(16)가 결합되는 튜브 부분(18, 38, 118)보다 높도록, 전력 및 광원(9)의 세기를 제어한다.
특정 실시예에 대해 또는 이와 관련하여 논의된 요소 및 양태들은 달리 명시 적으로 언급되지 않는 한 다른 실시예의 요소 및 양태들과 적절히 조합될 수 있다. 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었다. 변형 및 대안은 앞선 상세한 설명을 읽고 이해하는 것으로 다른 사람들에게 일어날 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구항 또는 그 등가물의 범위 내에 있는 모든 이러한 변형 및 대안을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 오손이 강 또는 호수 또는 냉각 장치가 물과 접촉하는 다른 영역에서도 또한 일어날 수 있음에 따라서, 본 발명은 대체로 어떠한 종류의 지표수에 의한 냉각에 적용 가능하다.

Claims (15)

  1. 지표수에 의해 유체를 냉각하기 위한 냉각 장치(1)로서,
    - 내부에서 유체를 수용하고 운반하기 위한 하나 초과의 튜브(8)들로서, 상기 튜브(8)의 외부는 작동시에 지표수에 적어도 부분적으로 침지되어, 상기 튜브(8)를 냉각하고, 이에 의해 또한 상기 유체를 냉각하고, 그러므로 상기 튜브(8)의 다른 튜브 부분들(18, 28, 38, 118, 228, 338)은 다른 온도의 유체를 수용하는, 상기 하나 초과의 튜브(8)들,
    - 상기 침지된 외부의 적어도 일부 상에서 오손을 저지하는 광을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원(9)을 포함하며,
    - 상기 적어도 하나의 광원(9)은, 상기 튜브 부분들 중 하나 이상의 튜브 부분(28, 228)의 외부 위에 드리워진 오손 방지광의 세기가 상기 튜브 부분들 중 다른 하나 이상의 튜브 부분(18, 118)의 외부 위에 드리워진 오손 방지광의 세기보다 높도록 배열되되, 상기 하나 이상의 튜브 부분(28, 228)의 온도 및 상기 하나 이상의 튜브 부분(28, 228)의 내부에 수용된 유체의 온도 중 적어도 하나는 80 ℃ 미만이고, 상기 다른 하나 이상의 튜브 부분(18, 118)의 온도 및 상기 다른 하나 이상의 튜브 부분(18, 118)의 내부에 수용된 유체의 온도 중 적어도 하나는 80 ℃ 초과하는, 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원(9)은 어떠한 오손 방지광도 90 ℃ 초과의 온도인 상기 튜브 부분(28, 228)의 외부 위에 드리워지지 않도록 상기 튜브(8)에 대해 치수화되고 위치되는, 냉각 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 초과의 광원(9)은 상기 튜브(8)들에 대하여 비대칭 방식으로 위치되는, 냉각 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 튜브(8)들이 장착되는 튜브 플레이트(10), 및 상기 튜브 플레이트(10)에 연결되고, 상기 튜브(8)들로 및 상기 튜브들로부터 유체를 각각 유입 및 유출시키기 위한 하나의 입구 스터브(12) 및 하나의 출구 스터브(13)를 포함하는 유체 헤더(11)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광원(9)은 상기 출구 스터브(13)에 연결된 상기 튜브 부분(28, 228)에 근접하여 위치되는 것을 특징으로 하는, 냉각 장치.
  5. 제4항에 있어서, U자 형상 튜브(8)를 형성하도록 2개의 직선 튜브 부분(18, 28) 및 1개의 반원형 부분(38)을 가지는 다수의 헤어핀형 튜브(8)를 각각의 튜브 층이 포함하도록 튜브 다발이 그 폭을 따라서 평행하게 배열된 튜브 층들을 포함하며, 상기 튜브(8)들은 동심으로 배열된 U자 형상 튜브 부분(38)들과 평행하게 배열된 직선 튜브 부분(18, 28)들로 배치되어서, 최내측 U자 형상 튜브 부분(38)들은 상대적으로 작은 반경을 가지며, 최외측 U자 형상 튜브 부분(38)들은 상대적으로 큰 반경을 가지며, 그 사이에, 곡률 반경이 점진적으로 증가하는 나머지 중간 U자 형상 튜브 부분(38)들이 배치되며, 적어도 하나의 광원(9)은 상기 튜브 다발의 내측에 배열되고, 적어도 하나의 광원(119)은 상기 출구 스터브(13)에 유체를 제공하는 상기 직선 튜브 부분(28)들에 대응하는 상기 튜브 다발의 외측들 중 하나에만 배열되는, 냉각 장치.
  6. 제5항에 있어서, 3개의 광원(9)은 상기 튜브 다발의 내측에 배열되고, 2개의 광원(119)은 상기 출구 스터브(13)에 유체를 제공하는 상기 직선 튜브 부분(28, 228)들에 대응하는 상기 튜브 다발의 외측에 배열되는, 냉각 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 튜브(8)들이 장착되는 튜브 플레이트(10), 및 상기 튜브 플레이트(10)에 연결된 유체 헤더(11)를 포함하고, 상기 헤더(11)는 상기 튜브(8)들로 및 상기 튜브들로부터 각각 유체를 유입 및 유출시키기 위한, 상이한 온도의 유체가 유입되는 적어도 2개의 입구 스터브(12, 112) 및 적어도 하나의 출구 스터브(13)를 포함하며, 적어도 하나의 광원(9)은 80 ℃ 미만의 유체가 유입되는 상기 입구 스터브(112) 및 상기 출구 스터브(13) 중 적어도 하나에 연결된 상기 튜브 부분(28, 228)에 인접하여 위치되는 것을 특징으로 하는, 냉각 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 튜브 부분(18, 28, 38, 118, 228, 338)의 내부에 수용된 유체의 온도 및 상기 튜브 부분(18, 28, 38, 118, 228, 338)의 외부의 온도 중 적어도 하나를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서(16),
    - 상기 센서(16)에 결합된 적어도 하나의 광원, 및
    - 상기 광원(9)이 결합되는 상기 센서(16)에 의해 감지된 온도에 기초하여 상기 광원(9)의 활성도 및 세기를 제어하는 제어 유닛(17)을 포함하는, 냉각 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 유닛(17)은 상기 광원(9)에 결합된 상기 센서(16)에 의해 감지된 온도가 80 ℃ 미만일 때 상기 광원(9)을 스위치 온하는, 냉각 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제어 유닛(17)은 상기 광원(9)에 결합된 상기 센서(16)에 의해 감지된 온도가 80 ℃ 초과일 때 상기 광원(9)을 스위치 오프하는, 냉각 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제어 유닛(17)은 상기 광원(9)에 결합된 상기 센서(16)에 의해 감지된 온도가 80 ℃ 미만일 때 상기 광원(9)의 세기를 증가시키는, 냉각 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제어 유닛(17)은 상기 광원(9)에 결합된 상기 센서(16)에 의해 감지된 온도가 80 ℃ 초과일 때 상기 광원(9)의 세기를 감소시키는, 냉각 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 튜브(8)들은 광 반사 코팅이 적어도 부분적으로 코팅되는, 냉각 장치.
  14. 선박의 엔진의 냉각을 위한 제1항 또는 제2항에 따른 냉각 장치(1)을 포함하는, 선박.
  15. 제14항에 있어서, 상기 냉각 장치(1)는 입구 개구(6) 및 출구 개구(7)가 선체(3)에 제공되도록 상기 선박의 선체(3) 및 구획 플레이트들(4, 5)에 의해 한정된 폐쇄 박스에 배치되어서, 해수가 박스 용적부에 자유롭게 들어가고 상기 냉각 장치(1) 위에서 유동하며 자연 유동을 통해 빠져나갈 수 있으며, 상기 냉각 장치(1)이 배치되는 상기 폐쇄 박스의 내부면들은 광 반사 코팅이 적어도 부분적으로 코팅되는, 선박.
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